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五虎山煤矿瓦斯综合治理技术研究

作　者: 武晋帆
导　师: 邢玉忠
学　校: 太原理工大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 瓦斯综采工作面综合治理风排瓦斯瓦斯抽放
分类号: TD712
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

瓦斯灾害作为矿井五大自然灾害之首,一直制约着煤矿生产效率的提高,严重威胁日常生产和井下工人的生命安全。针对五虎山煤矿因开采深度增加造成的矿井瓦斯涌出量升高的情况,本文分别从风排瓦斯和瓦斯抽采两个方面进行研究,尝试寻找一条适合解决该矿瓦斯灾害的综合措施,最终既能解决巷道和工作面瓦斯超限问题,又能提高瓦斯抽采效率。通过对工作面W型通风系统进行调研分析,在矿井通风阻力测定的基础上,借助MVS2002通风网络解算软件对五虎山矿现阶段全矿井通风网路进行了网络解算,获得工作面风量预测理论依据。通过网络解算与矿井通风阻力分布合理性进行分析,找出了该矿通风系统存在的问题：1、进风段通风阻力所占比例偏大,阻力分布不合理；2、工作面等生产用风所占比例不足50%,矿井内部存在漏风；3、矿井外部漏风严重,外部漏风率偏高；4、两台主扇的效率都很低,据估算均不足60%或更低。这些问题是通风系统优化的重点。针对以上问题提出了解决对策：1、适当扩大皮带上山的断面面积；2、通过矿井通风系统优化增加工作面风量,在风量富裕的采区增设调节,提高通风效率；3、增加地面主要通风机的风硐、反风道及附近的风门的气密性,以减少漏风；4、调整风机角度,既满足井下风量需求,又提高主扇的运行效率。通过测定煤层瓦斯压力、透气性系数、瓦斯含量、煤样的成分和钻孔瓦斯流量及其衰减系数等基础参数,估算出该矿井的瓦斯储量,并使用分源法预测瓦斯涌出量,进而研究矿井瓦斯抽放在经济技术上的可行性。根据该矿的瓦斯涌出情况,提出了本煤层和采空区同时抽放的瓦斯抽放方法,并且针对不同区域设计不同的抽放方案,最后对抽放的经济性进行了估算。本文采用风排与抽放瓦斯相结合的方法,对五虎山矿井瓦斯进行了综合治理,不仅改善了矿井的安全生产环境,提高了生产效率。同时,利用抽采技术还可以有效减少温室效应,对瓦斯进行综合利用,可创造显著的社会、经济和环境效益。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-11
绪论  11-23
  1.1 研究背景和意义  11-12
  1.2 课题的提出  12
  1.3 瓦斯防治技术研究与发展  12-19
    1.3.1 矿井通风方式治理瓦斯的研究与现状  13-16
    1.3.2 瓦斯抽放技术研究与发展  16-19
  1.4 主要研究内容与研究思路  19-23
    1.4.1 研究内容  19-21
    1.4.2 研究思路  21-23
第二章五虎山煤矿概述  23-31
  2.1 运输和位置  23
  2.2 自然地理  23
  2.3 井田地质构造  23-25
    2.3.1 区域构造  24
    2.3.2 井田构造  24-25
  2.4 煤层与煤质  25-26
    2.4.1 含煤特征及稳定性  25
    2.4.2 煤质特征及可选性  25-26
  2.5 矿井水文地质  26-28
    2.5.1 井田地貌及水系分布特征  26
    2.5.2 矿井水文地质特征  26-27
    2.5.3 水文地质  27-28
  2.6 井田开拓开采  28-29
  2.7 矿井通风  29-31
第三章煤层瓦斯基础数据测定及涌出量预测  31-51
  3.1 煤的瓦斯吸附常数测定与煤的工业分析  31-32
  3.2 煤层瓦斯含量  32-36
    3.2.1 煤样解吸瓦斯量测定  32-35
    3.2.2 残存瓦斯量测定  35
    3.2.3 瓦斯含量测定结果  35-36
  3.3 煤层瓦斯压力测定  36-41
    3.3.1 直接法测定煤层瓦斯压力  36-40
    3.3.2 间接法测定煤层瓦斯压力  40-41
  3.4 煤层钻孔自然瓦斯涌出量及其衰减系数  41-43
  3.5 煤层透气性系数  43-45
  3.6 预测瓦斯涌出量  45-51
    3.6.1 矿井瓦斯储量和可抽量  45-47
    3.6.2 瓦斯涌出量预测  47-51
第四章优化通风系统治理瓦斯灾害  51-79
  4.1 通风阻力测定  51-65
    4.1.1 通风阻力测定的理论依据  51
    4.1.2 测定方法  51-52
    4.1.4 阻力测定的主要内容  52
    4.1.5 测点及测定路线选取  52-55
    4.1.6 阻力测定及其结果  55-65
  4.2 阻力测定结果整理与数据处理  65-69
    4.2.1 矿井自然风压测算  65-67
    4.2.2 阻力测定误差分析  67-69
  4.3 矿井通风系统网络解算与自然分风  69-75
    4.3.1 通风网络解算的理论依据  69-70
    4.3.2 通风网络解算方法  70-71
    4.3.3 通风网络解算结果  71-75
  4.4 五虎山矿现阶段通风系统评价  75-78
    4.4.1 矿井通风阻力分布合理性评估  76
    4.4.2 矿井风量分配合理性评价  76-77
    4.4.3 矿井等积孔  77-78
  4.5 通风系统存在的主要问题及注意事项  78-79
第五章抽放瓦斯可行性研究与抽放方案  79-87
  5.1 瓦斯抽放的必要性  79-80
    5.1.1 建立瓦斯抽放系统的必要条件  79
    5.1.2 从矿井通风能力看抽放瓦斯必要性  79
    5.1.3 从瓦斯涌出现状看抽放瓦斯的必要性  79-80
  5.2 瓦斯抽放的可行性  80-81
    5.2.1 开采层瓦斯抽放的可行性  80
    5.2.2 采空区瓦斯抽放的可行性  80-81
    5.2.3 邻近层瓦斯抽放的可行性  81
  5.3 矿井瓦斯抽放方案  81-85
    5.3.1 选择抽放瓦斯方法的原则  81-82
    5.3.2 抽放瓦斯方法选择  82-85
  5.4 斯抽放工程设备选型及投资估算  85-87
    5.4.1 瓦斯抽放工程设备选型  85
    5.4.2 瓦斯抽放工程投资估算  85-87
第六章结论与建议  87-89
  6.1 结论  87
  6.2 建议  87-89
参考文献  89-93
致谢  93-94
攻读学位期间发表的学术论文  94

五虎山煤矿瓦斯综合治理技术研究

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